日本加东市水上百万光伏电站 用浮体式架台提高发电量

日本兵库县中部的加东市稻米种植区，有很多相邻的蓄水池(图1)，都是用来为加东市屋度地区的稻田等供水的。




右上方水池的太阳能电池板为“加东市屋度光伏电站”的水上部分，中间两个水池的电池板为“加东市屋度大池光伏电站”(出处：日本COMSYS)

在其中三个相连般的水池上漂浮着太阳能电池板，是所有电池板全部都在水面上的“加东市屋度大池光伏电站(Sun Lakes屋度加东)”(输出功率约为2MW)，和地面和水上各一部分部分的“加东市屋度光伏电站(Sun Factory Kawata加东)”(约1.3MW)的水上部分(输出功率为71.5kW)，由从事通信基础设施等业务的日本COMSYS开发。

三个水池均由当地的屋度自治会管理，系租赁该自治会的水面设置了发电设备。

最初是在地面设置型旁边“追加”的水上型

最先开发的是“加东市屋度光伏电站”的水上部分(图2)。发电的收购价格为36日元/kWh(不含税)，已于2015年3月投入运转。



红叶和电池板倒映在池中。输出功率约为1.3MW，其中水上部分为71.5kW(出处：上图为日本COMSYS，下图为日经BP)

浮体架台为他喜龙制

大池上漂浮着5768张、输出功率为1.442MW的太阳能电池板，更池上漂浮着2268张、567kW的太阳能电池板(图3)。大池的水上面积约为1.84万平方米，更池约为7300平方米。


约2MW的加东市屋度大池光伏电站，大池中漂浮着5768张、更池中漂浮着2268张电池板(出处：上图为日本COMSYS，下图为日经BP)

电池板设置容量为2.009MW，光伏逆变器(PCS)的额定输出功率为1.5MW。

电池板采用韩国现代重工业生产的多晶硅型(250W/张)。日本COMSYS在水上安装时，非常重视防潮等应对措施和保修。据称，现代重工业的产品在这些方面具有出色的性能。PCS采用了东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的产品(输出功率为500kW的机型)。

投资额约为6亿日元，以32日元/kWh(不含税)的收购价格向关西电力售电。对于发电功率，要求功率因数控制达到最大限度，即85%。

用来使太阳能电池板漂浮在水面上的构件——浮体式架台采用了他喜龙工程公司(大阪市北区)的产品。

铝支柱与树脂“浮标”相组合

他喜龙浮体式架台的构造是，纵横嵌入了轨道一样细长的铝支柱，并安装了起到“浮标”作用的树脂中空构件。与地面设置型架台一样，将太阳能电池板固定在倾斜至设置角的构件上(图4)。




加东市屋度大池光伏电站施工时的情形。与地面设置型架台相同，将太阳能电池板固定在倾斜至设置角的构件上(出处：日本COMSYS)

电池板因是固定在倾斜至设置角的构件上，故设置角可在5～20度之间选择。此次选择了20度的设置角。

相较于法国Ciel Terre生产的浮体式架台几乎全部用树脂构件构成，该电站的浮体式架台似乎是以与现有铝架台相似的构造，用树脂构件漂浮在了水面上。对铝材进行了高防腐蚀加工，树脂采用了重量轻、抗紫外线和防腐蚀性强的高密度聚乙烯。

使用了抗老化性和抗腐蚀性出色的材料，不仅长期可靠性出色，而且即便受到风吹和水流的冲击也不会发生严重倾斜。

关于浮体式架台的保修，厂家保修5年，之后有偿保修15年。保修期内，他喜龙的相关人员每年会进行一次目视检查。

因水和风具有冷却效果，夏季的发电量増加

因树脂构件以一定间隔安装在铝支柱上，设置场所的水面不会大部分为树脂构件所覆盖，水面留有空间。因此，对水池的影响相对较小。

另外，用来拴住浮体式架台的锚栓打在水池周围的岸边(图5)。这与打在池底时相比，锚栓的施工成本较低。但称，因为要打在堤坝上，所以需要得到水池所有者和管理者的理解。




因锚栓固定在岸边，浮体式架台连接的“岛”在风吹或者水流的冲击下，容易在水面上移动。但是，连接锚栓和浮体式架台的钢缆最大限度地拉紧时，反而会向相反的方向移动，因此即便相同方向的风及水流一直持续，浮体式架台的“岛”也会向不同方向摇晃漂浮。


将水上作业最小化以提高施工效率

两个水池之间有一处宽敞而平坦的场地。组装浮体式架台时也用到了这个地方。这里也是安装PCS和并网设备的地方。

他喜龙的浮体式架台，需要在地面上将多张电池板固定组成单元，再用起重机吊起放在水面上的设置位置(图7)。因此，组装这种浮体式架台及安放起重机需要一个宽敞的场地。


由于在水上作业的最小化，所以实现了效率较高的施工。工期只有2015年7月～12月的约5个月。据称构成简单，组装也很简单。

此次的百万瓦级光伏电站，是以一个单元支撑了9张太阳能电池板。嵌入了12个起“浮标”作用的树脂中空构件。

COMSYS今后打算由此次的经验，把嵌入的树脂中空构件数量由12个减少到8个，并以一个单元支撑9张电池板。

COMSYS认为，由于可降低每个单元的成本，因此即便电力收购价格降至20～25日元/kWh(不含税)，也能开拓有效益的发电业务及EPC服务项目。